[DirectX 11] Terrain 20 - RAW 높이 맵

Terrain 20 - RAW 높이 맵

원문 : http://www.rastertek.com/dx11ter08.html

 이번 자습서에서는 RAW 높이 맵을 다루도록 하겠습니다. 이는 부드러운 언덕과 가파른 산들의 높이에 대한 세부 사항을 16비트 형식을 사용하여 RAW 높이 맵을 출력하도록 합니다.

먼저 16 비트 원시 형식을 사용하여 65536 개의 세세한 높이 단계를 가질 수 있습니다. 이는 거의 모든 지형 유형을 나타내는데 필요한 세부 정보를 제공합니다. 둘째, RAW 형식은 높이 값만 선형 방식으로 저장하므로 매우 쉽게 읽을 수 있습니다. RAW 파일 형식에는 헤더 또는 기타 유형의 메타 데이터가 없습니다. 따라서 파일을 열어서 배열로 곧바로 읽을 수 있으며 바로 사용 가능합니다. RAW 형식에는 다른 형식이 있지만 기본적으로 여기에서는 간단한 16 비트 RAW 버전에 대해서만 설명합니다.

RAW 파일을 만들려면 일반적으로 16 비트 RAW 파일을 수동으로 페인트 할 수 없으므로 World Machine과 같은 지형 작성 프로그램이 필요합니다. 또한 16 비트 RAW 파일을 보기 위해서는 지형 작성 프로그램을 필요로 합니다.

이 튜토리얼에서는 World Machine을 사용하여 1km 1km 지형을 작성했습니다. 사용된 파일 확장자는 .r16 입니다. 컬러 맵은 여전히 비트 맵 파일이지만 일대일 매핑을 위한 RAW 높이 맵과 마찬가지로 1025 x 1025 크기입니다. 아래 그림과 같이 아주 자세하게 보여지게 됩니다.

setup.txt 에는 RAW 지형 파일의 경로, 높이, 너비 및 배율, 색상 비트맵 데이터 정보가 기입되어 있습니다.

Setup.txt

Terrain Filename: ../Dx11Terrain_20/data/heightmap.r16

Terrain Height: 1025

Terrain Width: 1025

Terrain Scaling: 300.0

Color Map Filename: ../Dx11Terrain_20/data/colormap.bmp

TerrainClass 에서는 RAW 높이 맵을 읽어오기 위한 전용 함수가 포함되어 있습니다.

Terrainclass.h

#pragma once
 
 
class TextureClass;
 
class TerrainClass
{
private:
    struct VertexType
    {
        XMFLOAT3 position;
        XMFLOAT2 texture;
        XMFLOAT3 normal;
        XMFLOAT3 tangent;
        XMFLOAT3 binormal;
        XMFLOAT3 color;
    };
 
    struct HeightMapType
    {
        float x, y, z;
        float nx, ny, nz;
        float r, g, b;
    };
 
    struct ModelType 
    { 
        float x, y, z;
        float tu, tv;
        float nx, ny, nz;
        float tx, ty, tz;
        float bx, by, bz;
        float r, g, b;
    };
 
    struct VectorType
    {
        float x, y, z;
    };
 
    struct TempVertexType
    {
        float x, y, z;
        float tu, tv;
        float nx, ny, nz;
    };
 
public:
    TerrainClass();
    TerrainClass(const TerrainClass&);
    ~TerrainClass();
 
    bool Initialize(ID3D11Device*, const char*);
    void Shutdown();
    void Render(ID3D11DeviceContext*);
 
    int GetIndexCount();
 
private:
    bool LoadSetupFile(const char*);
    bool LoadBitmapHeightMap();
    bool LoadRawHeightMap();
    void ShutdownHeightMap();
    void SetTerrainCoordinates();
    bool CalculateNormals();
    bool LoadColorMap();
    bool BuildTerrainModel();
    void ShutdownTerrainModel();
    void CalculateTerrainVectors();
    void CalculateTangentBinormal(TempVertexType, TempVertexType, TempVertexType, VectorType&, VectorType&);
 
    bool InitializeBuffers(ID3D11Device*);
    void ShutdownBuffers();
    void RenderBuffers(ID3D11DeviceContext*);
 
private:
    ID3D11Buffer *m_vertexBuffer = nullptr;
    ID3D11Buffer *m_indexBuffer = nullptr;
    int m_vertexCount = 0;
    int m_indexCount = 0;
    int m_terrainHeight = 0;
    int m_terrainWidth = 0;
    float m_heightScale = 0.0f;
    char *m_terrainFilename = nullptr;
    char *m_colorMapFilename = nullptr;
    HeightMapType* m_heightMap = nullptr;
    ModelType* m_terrainModel = nullptr;
};

Terrainclass.cpp

#include "stdafx.h"
#include "textureclass.h"
#include "terrainclass.h"
 
#include <fstream>
using namespace std;
 
 
TerrainClass::TerrainClass()
{
}
 
 
TerrainClass::TerrainClass(const TerrainClass& other)
{
}
 
 
TerrainClass::~TerrainClass()
{
}
 
 
bool TerrainClass::Initialize(ID3D11Device* device, const char* setupFilename)
{
    // 설치 파일에서 지형 파일 이름, 치수 등을 가져옵니다.
    bool result = LoadSetupFile(setupFilename);
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 원시 파일의 데이터로 지형 높이 맵을 초기화합니다.
    result = LoadRawHeightMap();
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 높이 스케일에 대한 X 및 Z 좌표를 설정하고 높이 스케일 값에 따라 지형 높이를 조정합니다.
    SetTerrainCoordinates();
 
    // 지형 데이터의 법선을 계산합니다.
    result = CalculateNormals();
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 지형의 컬러 맵에 로드합니다.
    result = LoadColorMap();
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 이제 지형의 3D 모델을 작성하십시오.
    result = BuildTerrainModel();
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 이제 3D 지형 모델이 만들어지면 더 이상 메모리에 필요하지 않으므로 높이 맵을 릴리즈 할 수 있습니다.
    ShutdownHeightMap();
 
    // 지형 모델에 대한 탄젠트 및 바이 노멀을 계산합니다.
    CalculateTerrainVectors();
 
    // 렌더링 버퍼를 지형 데이터로 로드합니다.
    result = InitializeBuffers(device);
    if(!result)
    {
        return false;
    }
 
    // 렌더링 버퍼가 로드된 지형 모델을 놓습니다.
    ShutdownTerrainModel();
 
    return true;
}
 
 
void TerrainClass::Shutdown()
{
    // 렌더링 버퍼를 해제합니다.
    ShutdownBuffers();
 
    // 지형 모델을 해제합니다.
    ShutdownTerrainModel();
 
    // 높이 맵을 해제합니다.
    ShutdownHeightMap();
}
 
 
void TerrainClass::Render(ID3D11DeviceContext* deviceContext)
{
    // 그리기를 준비하기 위해 그래픽 파이프 라인에 꼭지점과 인덱스 버퍼를 놓습니다.
    RenderBuffers(deviceContext);
}
 
 
int TerrainClass::GetIndexCount()
{
    return m_indexCount;
}
 
 
bool TerrainClass::LoadSetupFile(const char* filename)
{    
    // 지형 파일 이름과 색상 맵 파일 이름을 포함 할 문자열을 초기화합니다.
    int stringLength = 256;
 
    m_terrainFilename = new char[stringLength];
    if(!m_terrainFilename)
    {
        return false;
    }
 
    m_colorMapFilename = new char[stringLength];
    if(!m_colorMapFilename)
    {
        return false;
    }
 
    // 설치 파일을 엽니다. 파일을 열 수 없으면 종료합니다.
    ifstream fin;
    fin.open(filename);
    if(fin.fail())
    {
        return false;
    }
 
    // 지형 파일 이름까지 읽습니다.
    char input = 0;
    fin.get(input);
    while(input != ':')
    {
        fin.get(input);
    }
 
    // 지형 파일 이름을 읽습니다.
    fin >> m_terrainFilename;
 
    // 지형 높이 값을 읽습니다.
    fin.get(input);
    while(input != ':')
    {
        fin.get(input);
    }
 
    // 지형 높이를 읽습니다.
    fin >> m_terrainHeight;
 
    // 지형 너비 값을 읽습니다.
    fin.get(input);
    while (input != ':')
    {
        fin.get(input);
    }
 
    // 지형 폭을 읽습니다.
    fin >> m_terrainWidth;
 
    // 지형 높이 배율 값을 읽습니다.
    fin.get(input);
    while (input != ':')
    {
        fin.get(input);
    }
 
    // 지형 높이 스케일링을 읽습니다.
    fin >> m_heightScale;
 
    // 컬러 맵 파일 이름을 읽습니다.
    fin.get(input);
    while(input != ':')
    {
        fin.get(input);
    }
 
    // 컬러 맵 파일 이름을 읽습니다.
    fin >> m_colorMapFilename;
 
    // 설정 파일을 닫습니다.
    fin.close();
 
    return true;
}
 
 
bool TerrainClass::LoadBitmapHeightMap()
{
    // 높이 맵 데이터를 보유 할 배열 구조를 만드는 것으로 시작하십시오.
    m_heightMap = new HeightMapType[m_terrainWidth * m_terrainHeight];
    if(!m_heightMap)
    {
        return false;
    }
 
    // 바이너리로 비트맵 파일을 엽니다.
    FILE* filePtr = nullptr;
    if(fopen_s(&filePtr, m_terrainFilename, "rb") != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 파일 헤더를 읽습니다.
    BITMAPFILEHEADER bitmapFileHeader;
    if(fread(&bitmapFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, filePtr) != 1)
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 정보 헤더를 읽습니다.
    BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader;
    if(fread(&bitmapInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, filePtr) != 1)
    {
        return false;
    }
 
    // 높이 맵 치수가 쉬운 1 대 1 매핑을위한 지형 치수와 동일한지 확인하십시오.
    if((bitmapInfoHeader.biHeight != m_terrainHeight) || (bitmapInfoHeader.biWidth != m_terrainWidth))
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 이미지 데이터의 크기를 계산합니다.  
    // 우리가 2 차원으로 나누기를 사용하지 않으므로 (예 : 513x513) 각 행에 여분의 바이트를 추가해야합니다.
    int imageSize = m_terrainHeight * ((m_terrainWidth * 3) + 1);
 
    // 비트 맵 이미지 데이터에 메모리를 할당합니다.
    unsigned char* bitmapImage = new unsigned char[imageSize];
    if(!bitmapImage)
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 데이터의 시작 부분으로 이동합니다.
    fseek(filePtr, bitmapFileHeader.bfOffBits, SEEK_SET);
 
    // 비트 맵 이미지 데이터를 읽습니다.
    if(fread(bitmapImage, 1, imageSize, filePtr) != imageSize)
    {
        return false;
    }
 
    // 파일을 닫습니다.
    if(fclose(filePtr) != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 이미지 데이터 버퍼의 위치를 ​​초기화합니다.
    int k=0;
 
    // 높이 맵 배열로 이미지 데이터를 읽습니다.
    for(int j=0; j<m_terrainHeight; j++)
    {
        for(int i=0; i<m_terrainWidth; i++)
        {
            // 비트 맵은 거꾸로되어있어 하이트 맵 배열로 아래에서 위로 로드됩니다.
            int index = (m_terrainWidth * (m_terrainHeight - 1 - j)) + i;
 
            // 이 위치의 비트 맵 이미지 데이터에서 그레이 스케일 픽셀 값을 가져옵니다.
            unsigned char height = bitmapImage[k];
 
            // 높이 맵 배열의이 지점에서 픽셀 값을 높이로 저장합니다.
            m_heightMap[index].y = (float)height;
 
            // 비트 맵 이미지 데이터 인덱스를 증가시킵니다.
            k+=3;
        }
 
        // 2 비트씩 비 - 나누기 (예 : 513x513)의 각 행 끝에있는 여분의 바이트를 보상합니다.
        k++;
    }
 
    // 비트맵 이미지 데이터를 해제합니다.
    delete [] bitmapImage;
    bitmapImage = 0;
 
    // 이제 읽은 지형 파일 이름을 해제합니다.
    delete [] m_terrainFilename;
    m_terrainFilename = 0;
 
    return true;
}
 
 
bool TerrainClass::LoadRawHeightMap()
{
    // 높이 맵 데이터를 보관할 플로트 배열을 만듭니다.
    m_heightMap = new HeightMapType[m_terrainWidth * m_terrainHeight];
    if (!m_heightMap)
    {
        return false;
    }
 
    // 바이너리로 읽을 수 있도록 16 비트 원시 높이 맵 파일을 엽니다.
    FILE* filePtr = nullptr;
    if (fopen_s(&filePtr, m_terrainFilename, "rb") != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 원시 이미지 데이터의 크기를 계산합니다.
    int imageSize = m_terrainHeight * m_terrainWidth;
 
    // 원시 이미지 데이터에 메모리를 할당합니다.
    unsigned short* rawImage = new unsigned short[imageSize];
    if(!rawImage)
    {
        return false;
    }
 
    // 원시 이미지 데이터를 읽습니다.
    if(fread(rawImage, sizeof(unsigned short), imageSize, filePtr) != imageSize)
    {
        return false;
    }
 
    // 파일을 닫습니다.
    if(fclose(filePtr) != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 이미지 데이터를 높이 맵 배열에 복사합니다.
    for(int j=0; j<m_terrainHeight; j++)
    {
        for(int i=0; i<m_terrainWidth; i++)
        {
            int index = (m_terrainWidth * j) + i;
 
            // 높이 맵 배열에이 지점의 높이를 저장합니다.
            m_heightMap[index].y = (float)rawImage[index];
        }
    }
 
    // 비트 맵 이미지 데이터를 해제합니다.
    delete [] rawImage;
    rawImage = 0;
 
    // 이제 읽은 지형 파일 이름을 해제합니다.
    delete [] m_terrainFilename;
    m_terrainFilename = 0;
 
    return true;
}
 
 
void TerrainClass::ShutdownHeightMap()
{
    // 높이 맵 배열을 해제합니다.
    if(m_heightMap)
    {
        delete [] m_heightMap;
        m_heightMap = 0;
    }
}
 
 
void TerrainClass::SetTerrainCoordinates()
{
    // 높이 맵 배열의 모든 요소를 ​​반복하고 좌표를 올바르게 조정합니다.
    for(int j=0; j<m_terrainHeight; j++)
    {
        for(int i=0; i<m_terrainWidth; i++)
        {
            int index = (m_terrainWidth * j) + i;
 
            // X 및 Z 좌표를 설정합니다.
            m_heightMap[index].x = (float)i;
            m_heightMap[index].z = -(float)j;
 
            // 지형 깊이를 양의 범위로 이동합니다. 예를 들어 (0, -256)에서 (256, 0)까지입니다.
            m_heightMap[index].z += (float)(m_terrainHeight - 1);
 
            // 높이를 조절합니다.
            m_heightMap[index].y /= m_heightScale;
        }
    }
}
 
 
bool TerrainClass::CalculateNormals()
{
    int index1 = 0;
    int index2 = 0;
    int index3 = 0;
    int index = 0;
    int count = 0;
    float vertex1[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float vertex2[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float vertex3[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float vector1[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float vector2[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float sum[3] = { 0.f, 0.f, 0.f };
    float length = 0.0f;
 
 
    // 정규화되지 않은 법선 벡터를 저장할 임시 배열을 만듭니다.
    VectorType* normals = new VectorType[(m_terrainHeight-1) * (m_terrainWidth-1)];
    if(!normals)
    {
        return false;
    }
 
    // 메쉬의 모든면을 살펴보고 법선을 계산합니다.
    for(int j=0; j<(m_terrainHeight-1); j++)
    {
        for(int i=0; i<(m_terrainWidth-1); i++)
        {
            index1 = ((j+1) * m_terrainWidth) + i;      // 왼쪽 아래 꼭지점.
            index2 = ((j+1) * m_terrainWidth) + (i+1);  // 오른쪽 하단 정점.
            index3 = (j * m_terrainWidth) + i;          // 좌상단의 정점.
 
            // 표면에서 세 개의 꼭지점을 가져옵니다.
            vertex1[0] = m_heightMap[index1].x;
            vertex1[1] = m_heightMap[index1].y;
            vertex1[2] = m_heightMap[index1].z;
        
            vertex2[0] = m_heightMap[index2].x;
            vertex2[1] = m_heightMap[index2].y;
            vertex2[2] = m_heightMap[index2].z;
        
            vertex3[0] = m_heightMap[index3].x;
            vertex3[1] = m_heightMap[index3].y;
            vertex3[2] = m_heightMap[index3].z;
 
            // 표면의 두 벡터를 계산합니다.
            vector1[0] = vertex1[0] - vertex3[0];
            vector1[1] = vertex1[1] - vertex3[1];
            vector1[2] = vertex1[2] - vertex3[2];
            vector2[0] = vertex3[0] - vertex2[0];
            vector2[1] = vertex3[1] - vertex2[1];
            vector2[2] = vertex3[2] - vertex2[2];
 
            index = (j * (m_terrainWidth-1)) + i;
 
            // 이 두 법선에 대한 정규화되지 않은 값을 얻기 위해 두 벡터의 외적을 계산합니다.
            normals[index].x = (vector1[1] * vector2[2]) - (vector1[2] * vector2[1]);
            normals[index].y = (vector1[2] * vector2[0]) - (vector1[0] * vector2[2]);
            normals[index].z = (vector1[0] * vector2[1]) - (vector1[1] * vector2[0]);
 
            // 길이를 계산합니다.
            length = (float)sqrt((normals[index].x * normals[index].x) + (normals[index].y * normals[index].y) + 
                                 (normals[index].z * normals[index].z));
 
            // 길이를 사용하여이면의 최종 값을 표준화합니다.
            normals[index].x = (normals[index].x / length);
            normals[index].y = (normals[index].y / length);
            normals[index].z = (normals[index].z / length);
        }
    }
 
    // 이제 모든 정점을 살펴보고 각면의 평균을 취합니다.     
    // 정점이 닿아 그 정점에 대한 평균 평균값을 얻는다.
    for(int j=0; j<m_terrainHeight; j++)
    {
        for(int i=0; i<m_terrainWidth; i++)
        {
            // 합계를 초기화합니다.
            sum[0] = 0.0f;
            sum[1] = 0.0f;
            sum[2] = 0.0f;
 
            // 왼쪽 아래면.
            if(((i-1) >= 0) && ((j-1) >= 0))
            {
                index = ((j-1) * (m_terrainWidth-1)) + (i-1);
 
                sum[0] += normals[index].x;
                sum[1] += normals[index].y;
                sum[2] += normals[index].z;
            }
 
            // 오른쪽 아래 면.
            if((i < (m_terrainWidth-1)) && ((j-1) >= 0))
            {
                index = ((j-1) * (m_terrainWidth-1)) + i;
 
                sum[0] += normals[index].x;
                sum[1] += normals[index].y;
                sum[2] += normals[index].z;
            }
 
            // 왼쪽 위 면.
            if(((i-1) >= 0) && (j < (m_terrainHeight-1)))
            {
                index = (j * (m_terrainWidth-1)) + (i-1);
 
                sum[0] += normals[index].x;
                sum[1] += normals[index].y;
                sum[2] += normals[index].z;
            }
 
            // 오른쪽 위 면.
            if((i < (m_terrainWidth-1)) && (j < (m_terrainHeight-1)))
            {
                index = (j * (m_terrainWidth-1)) + i;
 
                sum[0] += normals[index].x;
                sum[1] += normals[index].y;
                sum[2] += normals[index].z;
            }
 
            // 이 법선의 길이를 계산합니다.
            length = (float)sqrt((sum[0] * sum[0]) + (sum[1] * sum[1]) + (sum[2] * sum[2]));
            
            // 높이 맵 배열의 정점 위치에 대한 인덱스를 가져옵니다.
            index = (j * m_terrainWidth) + i;
 
            // 이 정점의 최종 공유 법선을 표준화하여 높이 맵 배열에 저장합니다.
            m_heightMap[index].nx = (sum[0] / length);
            m_heightMap[index].ny = (sum[1] / length);
            m_heightMap[index].nz = (sum[2] / length);
        }
    }
 
    // 임시 법선을 해제합니다.
    delete [] normals;
    normals = 0;
 
    return true;
}
 
 
bool TerrainClass::LoadColorMap()
{
    // 바이너리로 컬러 맵 파일을 엽니다.
    FILE* filePtr = nullptr;
    if(fopen_s(&filePtr, m_colorMapFilename, "rb") != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 파일 헤더를 읽습니다.
    BITMAPFILEHEADER bitmapFileHeader;
    if(fread(&bitmapFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, filePtr) != 1)
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 정보 헤더를 읽습니다.
    BITMAPINFOHEADER bitmapInfoHeader;
    if(fread(&bitmapInfoHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, filePtr) != 1)
    {
        return false;
    }
 
    // 컬러 맵 치수가 쉬운 1 : 1 매핑을위한 지형 치수와 동일한 지 확인하십시오.
    if((bitmapInfoHeader.biWidth != m_terrainWidth) || (bitmapInfoHeader.biHeight != m_terrainHeight))
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 이미지 데이터의 크기를 계산합니다.
    // 이것은 2 차원으로 나눌 수 없으므로 (예 : 257x257) 각 행에 여분의 바이트를 추가해야합니다.
    int imageSize = m_terrainHeight * ((m_terrainWidth * 3) + 1);
 
    // 비트 맵 이미지 데이터에 메모리를 할당합니다.
    unsigned char* bitmapImage = new unsigned char[imageSize];
    if(!bitmapImage)
    {
        return false;
    }
 
    // 비트 맵 데이터의 시작 부분으로 이동합니다.
    fseek(filePtr, bitmapFileHeader.bfOffBits, SEEK_SET);
 
    // 비트 맵 이미지 데이터를 읽습니다.
    if(fread(bitmapImage, 1, imageSize, filePtr) != imageSize)
    {
        return false;
    }
 
    // 파일을 닫습니다.
    if(fclose(filePtr) != 0)
    {
        return false;
    }
 
    // 이미지 데이터 버퍼의 위치를 ​​초기화합니다.
    int k = 0;
 
    // 이미지 데이터를 높이 맵 구조의 색상 맵 부분으로 읽습니다.
    for(int j=0; j<m_terrainHeight; j++)
    {
        for(int i=0; i<m_terrainWidth; i++)
        {
            // 비트 맵은 거꾸로되어 배열의 맨 아래부터 맨 위로 로드됩니다.
            int index = (m_terrainWidth * (m_terrainHeight - 1 - j)) + i;
 
            m_heightMap[index].b = (float)bitmapImage[k] / 255.0f;
            m_heightMap[index].g = (float)bitmapImage[k + 1] / 255.0f;
            m_heightMap[index].r = (float)bitmapImage[k + 2] / 255.0f;
 
            k += 3;
        }
 
        // 2 비트 씩 비 - 나누기 (예 : 257x257)의 각 줄 끝에있는 여분의 바이트를 보상합니다.
        k++;
    }
 
    // 비트 맵 이미지 데이터를 해제합니다.
    delete [] bitmapImage;
    bitmapImage = 0;
 
    // 이제 읽은 색상 맵 파일 이름을 해제합니다.
    delete [] m_colorMapFilename;
    m_colorMapFilename = 0;
 
    return true;
}
 
 
bool TerrainClass::BuildTerrainModel()
{
    // 3D 지형 모델에서 정점 수를 계산합니다.
    m_vertexCount = (m_terrainHeight - 1) * (m_terrainWidth - 1) * 6;
 
    // 3D 지형 모델 배열을 만듭니다.
    m_terrainModel = new ModelType[m_vertexCount];
    if(!m_terrainModel)
    {
        return false;
    }
 
    // 높이 맵 지형 데이터로 지형 모델을 로드합니다.
    int index = 0;
 
    for(int j=0; j<(m_terrainHeight-1); j++)
    {
        for(int i=0; i<(m_terrainWidth-1); i++)
        {
            int index1 = (m_terrainWidth * j) + i;          // 왼쪽 아래.
            int index2 = (m_terrainWidth * j) + (i+1);      // 오른쪽 아래.
            int index3 = (m_terrainWidth * (j+1)) + i;      // 왼쪽 위.
            int index4 = (m_terrainWidth * (j+1)) + (i+1);  // 오른쪽 위.
 
            // 이제 해당 쿼드에 대해 두 개의 삼각형을 만듭니다.
            // 삼각형 1 - 왼쪽 위.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index1].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index1].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index1].z;
            m_terrainModel[index].tu = 0.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 0.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index1].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index1].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index1].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index1].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index1].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index1].b;
            index++;
 
            // 삼각형 1 - 오른쪽 위.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index2].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index2].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index2].z;
            m_terrainModel[index].tu = 1.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 0.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index2].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index2].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index2].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index2].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index2].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index2].b;
            index++;
 
            // 삼각형 1 - 왼쪽 맨 아래.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index3].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index3].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index3].z;
            m_terrainModel[index].tu = 0.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 1.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index3].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index3].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index3].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index3].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index3].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index3].b;
            index++;
 
            // 삼각형 2 - 왼쪽 아래.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index3].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index3].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index3].z;
            m_terrainModel[index].tu = 0.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 1.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index3].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index3].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index3].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index3].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index3].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index3].b;
            index++;
 
            // 삼각형 2 - 오른쪽 위.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index2].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index2].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index2].z;
            m_terrainModel[index].tu = 1.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 0.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index2].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index2].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index2].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index2].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index2].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index2].b;
            index++;
 
            // 삼각형 2 - 오른쪽 하단.
            m_terrainModel[index].x = m_heightMap[index4].x;
            m_terrainModel[index].y = m_heightMap[index4].y;
            m_terrainModel[index].z = m_heightMap[index4].z;
            m_terrainModel[index].tu = 1.0f;
            m_terrainModel[index].tv = 1.0f;
            m_terrainModel[index].nx = m_heightMap[index4].nx;
            m_terrainModel[index].ny = m_heightMap[index4].ny;
            m_terrainModel[index].nz = m_heightMap[index4].nz;
            m_terrainModel[index].r = m_heightMap[index4].r;
            m_terrainModel[index].g = m_heightMap[index4].g;
            m_terrainModel[index].b = m_heightMap[index4].b;
            index++;
        }
    }
 
    return true;
}
 
 
void TerrainClass::ShutdownTerrainModel()
{
    // 지형 모델 데이터를 공개합니다.
    if(m_terrainModel)
    {
        delete [] m_terrainModel;
        m_terrainModel = 0;
    }
}
 
 
void TerrainClass::CalculateTerrainVectors()
{
    TempVertexType vertex1, vertex2, vertex3;
    VectorType tangent, binormal;
 
 
    // 지형 모델에서면의 수를 계산합니다.
    int faceCount = m_vertexCount / 3;
 
    // 모델 데이터에 대한 인덱스를 초기화합니다.
    int index = 0;
 
    // 모든면을 살펴보고 접선, 비공식 및 법선 벡터를 계산합니다.
    for(int i=0; i<faceCount; i++)
    {
        // 지형 모델에서이면에 대한 세 개의 정점을 가져옵니다.
        vertex1.x = m_terrainModel[index].x;
        vertex1.y = m_terrainModel[index].y;
        vertex1.z = m_terrainModel[index].z;
        vertex1.tu = m_terrainModel[index].tu;
        vertex1.tv = m_terrainModel[index].tv;
        vertex1.nx = m_terrainModel[index].nx;
        vertex1.ny = m_terrainModel[index].ny;
        vertex1.nz = m_terrainModel[index].nz;
        index++;
 
        vertex2.x = m_terrainModel[index].x;
        vertex2.y = m_terrainModel[index].y;
        vertex2.z = m_terrainModel[index].z;
        vertex2.tu = m_terrainModel[index].tu;
        vertex2.tv = m_terrainModel[index].tv;
        vertex2.nx = m_terrainModel[index].nx;
        vertex2.ny = m_terrainModel[index].ny;
        vertex2.nz = m_terrainModel[index].nz;
        index++;
 
        vertex3.x = m_terrainModel[index].x;
        vertex3.y = m_terrainModel[index].y;
        vertex3.z = m_terrainModel[index].z;
        vertex3.tu = m_terrainModel[index].tu;
        vertex3.tv = m_terrainModel[index].tv;
        vertex3.nx = m_terrainModel[index].nx;
        vertex3.ny = m_terrainModel[index].ny;
        vertex3.nz = m_terrainModel[index].nz;
        index++;
 
        // 그 얼굴의 탄젠트와 바이 노멀을 계산합니다.
        CalculateTangentBinormal(vertex1, vertex2, vertex3, tangent, binormal);
 
        // 이면에 대한 접선과 binormal을 모델 구조에 다시 저장하십시오.
        m_terrainModel[index-1].tx = tangent.x;
        m_terrainModel[index-1].ty = tangent.y;
        m_terrainModel[index-1].tz = tangent.z;
        m_terrainModel[index-1].bx = binormal.x;
        m_terrainModel[index-1].by = binormal.y;
        m_terrainModel[index-1].bz = binormal.z;
 
        m_terrainModel[index-2].tx = tangent.x;
        m_terrainModel[index-2].ty = tangent.y;
        m_terrainModel[index-2].tz = tangent.z;
        m_terrainModel[index-2].bx = binormal.x;
        m_terrainModel[index-2].by = binormal.y;
        m_terrainModel[index-2].bz = binormal.z;
 
        m_terrainModel[index-3].tx = tangent.x;
        m_terrainModel[index-3].ty = tangent.y;
        m_terrainModel[index-3].tz = tangent.z;
        m_terrainModel[index-3].bx = binormal.x;
        m_terrainModel[index-3].by = binormal.y;
        m_terrainModel[index-3].bz = binormal.z;
    }
}
 
 
void TerrainClass::CalculateTangentBinormal(TempVertexType vertex1, TempVertexType vertex2, TempVertexType vertex3,
                                            VectorType& tangent, VectorType& binormal)
{
    float vector1[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
    float vector2[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
    float tuVector[2] = { 0.0f, 0.0f };
    float tvVector[2] = { 0.0f, 0.0f };
 
 
    // 이면의 두 벡터를 계산합니다.
    vector1[0] = vertex2.x - vertex1.x;
    vector1[1] = vertex2.y - vertex1.y;
    vector1[2] = vertex2.z - vertex1.z;
 
    vector2[0] = vertex3.x - vertex1.x;
    vector2[1] = vertex3.y - vertex1.y;
    vector2[2] = vertex3.z - vertex1.z;
 
    // tu 및 tv 텍스처 공간 벡터를 계산합니다.
    tuVector[0] = vertex2.tu - vertex1.tu;
    tvVector[0] = vertex2.tv - vertex1.tv;
 
    tuVector[1] = vertex3.tu - vertex1.tu;
    tvVector[1] = vertex3.tv - vertex1.tv;
 
    // 탄젠트 / 바이 노멀 방정식의 분모를 계산합니다.
    float den = 1.0f / (tuVector[0] * tvVector[1] - tuVector[1] * tvVector[0]);
 
    // 교차 곱을 계산하고 계수로 곱하여 접선과 비 구식을 얻습니다.
    tangent.x = (tvVector[1] * vector1[0] - tvVector[0] * vector2[0]) * den;
    tangent.y = (tvVector[1] * vector1[1] - tvVector[0] * vector2[1]) * den;
    tangent.z = (tvVector[1] * vector1[2] - tvVector[0] * vector2[2]) * den;
 
    binormal.x = (tuVector[0] * vector2[0] - tuVector[1] * vector1[0]) * den;
    binormal.y = (tuVector[0] * vector2[1] - tuVector[1] * vector1[1]) * den;
    binormal.z = (tuVector[0] * vector2[2] - tuVector[1] * vector1[2]) * den;
 
    // 이 법선의 길이를 계산합니다.
    float length = (float)sqrt((tangent.x * tangent.x) + (tangent.y * tangent.y) + (tangent.z * tangent.z));
            
    // 법선을 표준화 한 다음 저장합니다.
    tangent.x = tangent.x / length;
    tangent.y = tangent.y / length;
    tangent.z = tangent.z / length;
 
    // 이 법선의 길이를 계산합니다.
    length = (float)sqrt((binormal.x * binormal.x) + (binormal.y * binormal.y) + (binormal.z * binormal.z));
            
    // 법선을 표준화 한 다음 저장합니다.
    binormal.x = binormal.x / length;
    binormal.y = binormal.y / length;
    binormal.z = binormal.z / length;
}
 
 
bool TerrainClass::InitializeBuffers(ID3D11Device* device)
{
    // 인덱스 수를 꼭지점 수와 같게 설정합니다.
    m_indexCount = m_vertexCount;
 
    // 정점 배열을 만듭니다.
    VertexType* vertices = new VertexType[m_vertexCount];
    if(!vertices)
    {
        return false;
    }
 
    // 인덱스 배열을 만듭니다.
    unsigned long* indices = new unsigned long[m_indexCount];
    if(!indices)
    {
        return false;
    }
 
    // 지형 모델의 데이터로 정점 및 인덱스 배열을 로드합니다.
    for(int i=0; i<m_vertexCount; i++)
    {
        vertices[i].position = XMFLOAT3(m_terrainModel[i].x, m_terrainModel[i].y, m_terrainModel[i].z);
        vertices[i].texture = XMFLOAT2(m_terrainModel[i].tu, m_terrainModel[i].tv);
        vertices[i].normal = XMFLOAT3(m_terrainModel[i].nx, m_terrainModel[i].ny, m_terrainModel[i].nz);
        vertices[i].tangent = XMFLOAT3(m_terrainModel[i].tx, m_terrainModel[i].ty, m_terrainModel[i].tz);
        vertices[i].binormal = XMFLOAT3(m_terrainModel[i].bx, m_terrainModel[i].by, m_terrainModel[i].bz);
        vertices[i].color = XMFLOAT3(m_terrainModel[i].r, m_terrainModel[i].g, m_terrainModel[i].b);
        indices[i] = i;
    }
 
    // 정적 정점 버퍼의 구조체를 설정한다.
    D3D11_BUFFER_DESC vertexBufferDesc;
    vertexBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    vertexBufferDesc.ByteWidth = sizeof(VertexType) * m_vertexCount;
    vertexBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_VERTEX_BUFFER;
    vertexBufferDesc.CPUAccessFlags = 0;
    vertexBufferDesc.MiscFlags = 0;
    vertexBufferDesc.StructureByteStride = 0;
 
    // subresource 구조에 정점 데이터에 대한 포인터를 제공합니다.
    D3D11_SUBRESOURCE_DATA vertexData;
    vertexData.pSysMem = vertices;
    vertexData.SysMemPitch = 0;
    vertexData.SysMemSlicePitch = 0;
 
    // 이제 정점 버퍼를 만듭니다.
    if(FAILED(device->CreateBuffer(&vertexBufferDesc, &vertexData, &m_vertexBuffer)))
    {
        return false;
    }
 
    // 정적 인덱스 버퍼의 구조체를 설정합니다.
    D3D11_BUFFER_DESC indexBufferDesc;
    indexBufferDesc.Usage = D3D11_USAGE_DEFAULT;
    indexBufferDesc.ByteWidth = sizeof(unsigned long) * m_indexCount;
    indexBufferDesc.BindFlags = D3D11_BIND_INDEX_BUFFER;
    indexBufferDesc.CPUAccessFlags = 0;
    indexBufferDesc.MiscFlags = 0;
    indexBufferDesc.StructureByteStride = 0;
 
    // 하위 리소스 구조에 인덱스 데이터에 대한 포인터를 제공합니다.
    D3D11_SUBRESOURCE_DATA indexData;
    indexData.pSysMem = indices;
    indexData.SysMemPitch = 0;
    indexData.SysMemSlicePitch = 0;
 
    // 인덱스 버퍼를 만듭니다.
    if(FAILED(device->CreateBuffer(&indexBufferDesc, &indexData, &m_indexBuffer)))
    {
        return false;
    }
 
    // 이제 버퍼가 생성되고 로드된 배열을 해제하십시오.
    delete [] vertices;
    vertices = 0;
 
    delete [] indices;
    indices = 0;
 
    return true;
}
 
 
void TerrainClass::ShutdownBuffers()
{
    // 인덱스 버퍼를 해제합니다.
    if(m_indexBuffer)
    {
        m_indexBuffer->Release();
        m_indexBuffer = 0;
    }
 
    // 버텍스 버퍼를 해제합니다.
    if(m_vertexBuffer)
    {
        m_vertexBuffer->Release();
        m_vertexBuffer = 0;
    }
}
 
 
void TerrainClass::RenderBuffers(ID3D11DeviceContext* deviceContext)
{
    // 정점 버퍼 보폭 및 오프셋을 설정합니다.
    UINT stride = sizeof(VertexType);
    UINT offset = 0;
 
    // 렌더링 할 수 있도록 입력 어셈블러에서 정점 버퍼를 활성으로 설정합니다.
    deviceContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBuffer, &stride, &offset);
 
    // 렌더링 할 수 있도록 입력 어셈블러에서 인덱스 버퍼를 활성으로 설정합니다.
    deviceContext->IASetIndexBuffer(m_indexBuffer, DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);
 
    //이 꼭지점 버퍼에서 렌더링되어야하는 프리미티브 유형을 설정합니다.이 경우에는 삼각형입니다.
    deviceContext->IASetPrimitiveTopology(D3D11_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLELIST);
}

출력 화면

마치면서

이제 높이 맵에 16 비트 RAW 형식을 사용하여 매우 상세한 지형을 렌더링 할 수 있습니다.

연습문제

1. 64 비트 모드로 코드를 다시 컴파일하고 프로그램을 실행하십시오. 이제 훨씬 더 상세한 지형을 보게됩니다.

2. F2 키를 눌러 와이어 프레임을 켭니다. 그러면 디테일이 증가하고 높이 지점간에 부드럽게 전환됩니다.

3. 해당 형식을 지원하는 무료 지형 생성 프로그램을 사용하여 16 비트 원시 높이 맵을 만듭니다.

소스코드

소스코드 : Dx11Terrain_20.zip